本文關(guān)鍵詞：絲式形狀記憶合金汽車門鎖驅(qū)動(dòng)器理論分析與實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著汽車電氣化和智能化水平的提高,汽車正在逐漸成為各種電磁驅(qū)動(dòng)器的集合體。傳統(tǒng)汽車門鎖電磁驅(qū)動(dòng)器存在諸多問題,例如體積大、質(zhì)量大、沖擊噪聲大以及電磁干擾嚴(yán)重等,為了解決這些問題,并提高汽車門鎖系統(tǒng)智能化水平,本文提出了一種絲式形狀記憶合金汽車門鎖驅(qū)動(dòng)器。該驅(qū)動(dòng)器采用絲式形狀記憶合金(Shape Memory Alloy,SMA)作為驅(qū)動(dòng)元件,主要利用了SMA的形狀記憶效應(yīng)與超彈性等特性。傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器從驅(qū)動(dòng)方式上主要分為電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)和氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)三種方式。與之相比較,SMA驅(qū)動(dòng)器的工作原理和設(shè)計(jì)均大相徑庭,傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器利用外界輸入能源,通過復(fù)雜的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本�位移或者扭轉(zhuǎn)位移對外界做功,而SMA驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)力源于合金內(nèi)部的固態(tài)轉(zhuǎn)變,只需要通過適當(dāng)?shù)姆绞綄辖疬M(jìn)行加熱即可實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的目的。比較而言,SMA驅(qū)動(dòng)器具有以下特點(diǎn):1)功/重比大;2)結(jié)構(gòu)簡單;3)無噪聲污染;4)具有傳感功;5)驅(qū)動(dòng)電壓低。本文介紹了SMA驅(qū)動(dòng)器的研究發(fā)展與應(yīng)用狀況,對形狀記憶合金絲的基本特性與力學(xué)性能進(jìn)行了分析與實(shí)驗(yàn)研究,對SMA絲進(jìn)行了拉伸試驗(yàn),獲得了環(huán)境溫度、循環(huán)次數(shù)、應(yīng)變幅值、加載速率和預(yù)應(yīng)變對SMA絲力學(xué)性能的影響,對SMA絲進(jìn)行了耐候性試驗(yàn),結(jié)果表明SMA絲具有良好的耐候性,對SMA絲進(jìn)行了熱差分析試驗(yàn),得到了SMA相變溫度,同時(shí)獲得了形狀記憶合金絲一些其它基本參數(shù)。為了獲得不同形式的SMA驅(qū)動(dòng)器并提高其可靠性和工作壽命,分別對偏置型和差動(dòng)型形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與保護(hù)電路設(shè)計(jì)。本文應(yīng)用了記憶合金雙旗形本構(gòu)模型,編寫了VUMAT子程序,利用ABAQUS軟件進(jìn)行有限元仿真和分析,獲得了SMA驅(qū)動(dòng)器的基本輸出性能,本文利用一種改進(jìn)的電流-溫度-時(shí)間的SMA本構(gòu)模型,并將部分本構(gòu)模型編制成程序代碼,應(yīng)用Matlab計(jì)算,可獲得驅(qū)動(dòng)器輸出位移和時(shí)間曲線,電流、溫度和時(shí)間曲線,可間接得到驅(qū)動(dòng)器響應(yīng)頻率。為了獲得新型絲式汽車門鎖驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能參數(shù),并與仿真結(jié)果比較,本文建立驅(qū)動(dòng)器力學(xué)性能測試裝置。結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的絲式形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器不僅可以替代汽車門鎖中的電磁馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器,還可以完成開啟車門動(dòng)作,提高了車門系統(tǒng)的智能化水平,為形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器在汽車上的應(yīng)用奠定了一定基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：形狀記憶合金 驅(qū)動(dòng)器 ABAQUS VUMAT MATLAB 汽車門鎖系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U463.854;TG139.6
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 項(xiàng)目研究的背景及意義11-12
• 1.2 形狀記憶合金（Shape Memory Alloy)材料簡介與應(yīng)用12-13
• 1.3 形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器研究概況13-14
• 1.4 本文研究內(nèi)容14-17
• 第2章 SMA絲基礎(chǔ)特性分析與實(shí)驗(yàn)研究17-31
• 2.1 引言17-18
• 2.2 SMA的基本特性與力學(xué)性能影響因素18-21
• 2.2.1 形狀記憶合金的記憶效應(yīng)18-20
• 2.2.2 超彈性20-21
• 2.2.3 高阻尼特性21
• 2.2.4 電阻特性21
• 2.3 SMA絲力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)研究21-27
• 2.3.1 不同加載速率下環(huán)境溫度對SMA絲的影響22-25
• 2.3.2 循環(huán)次數(shù)對SMA絲的影響25-26
• 2.3.3 應(yīng)變幅值對SMA絲的影響26-27
• 2.4 SMA絲耐候性實(shí)驗(yàn)研究27-29
• 2.5 SMA相變轉(zhuǎn)變溫度測量29-31
• 第3章 SMA驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)方案31-41
• 3.1 汽車門鎖驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)和基本原理31-33
• 3.2 絲式形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器33-35
• 3.3 驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)35-37
• 3.4 驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)37-39
• 3.4.1 絲式線性驅(qū)動(dòng)器方案一37-38
• 3.4.2 絲式線性驅(qū)動(dòng)器方案二38-39
• 3.5 電壓信號(hào)控制電路39-40
• 3.6 本章小結(jié)40-41
• 第4章 基于ABAQUS的驅(qū)動(dòng)器仿真分析41-59
• 4.1 形狀記憶合金本構(gòu)模型41-46
• 4.1.1 Tanaka模型41-44
• 4.1.2 Liang-Rogers模型44-45
• 4.1.3 Brinson模型45-46
• 4.2 SMA本構(gòu)開發(fā)與子程序編寫46-49
• 4.2.1 雙旗形-SMA本構(gòu)模型簡介46-47
• 4.2.2 記憶合金子程序VUMAT的編寫47-49
• 4.3 基于ABAQUS的驅(qū)動(dòng)器輸出特性仿真49-54
• 4.3.1 偏動(dòng)式驅(qū)動(dòng)器仿真分析49
• 4.3.2 UMAT子程序的驗(yàn)證49-52
• 4.3.3 差動(dòng)式輸出力位移特性分析52-54
• 4.4 關(guān)于驅(qū)動(dòng)器溫度、電流、時(shí)間、位移的模型。54-59
• 第5章 SMA驅(qū)動(dòng)器汽車門鎖系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究59-75
• 5.1 試驗(yàn)裝置簡介59-61
• 5.2 偏置型絲式汽車門鎖驅(qū)動(dòng)器61-65
• 5.2.1 驅(qū)動(dòng)器的溫度、位移、載荷關(guān)系61-62
• 5.2.2 驅(qū)動(dòng)器的響應(yīng)速率62-65
• 5.3 絲式差動(dòng)型汽車門鎖驅(qū)動(dòng)器65-67
• 5.4 絲式形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器的效率67-70
• 5.5 環(huán)境溫度對驅(qū)動(dòng)器的影響70-71
• 5.6 獲得驅(qū)動(dòng)器完成汽車門鎖鎖止和開啟動(dòng)作性能71-72
• 5.7 本章小結(jié)72-75
• 第6章 總結(jié)與展望75-79
• 6.1 研究總結(jié)75-76
• 6.2 研究展望76-79
• 參考文獻(xiàn)79-84
• 作者簡介84-85
• 致謝85

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